(57)【要約】【課題】  光検出器に到達する光強度分布と出力された光信号分布の特徴を基に低域ノイズを低減させてＳ／Ｎを向上させるようにすること。【解決手段】  本発明は、解像限界を超える微小なピット又はマークを含む光ディスクを備えた光ディスク装置に関する。光学系１は、反射光又は透過光信号光を真円又は楕円で光検出器２上に入射するように構成されている。４分割の光検出器２は、光ディスクからの反射光又は透過光信号光を検出する。周波数フィルタ回路３は、光検出器２の各々の光検出素子からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能である。遅延回路４は、周波数フィルタ回路３に接続されており、演算回路６は、この遅延回路４に接続された増幅回路５を通して、１つの電気信号出力を得るように構成されている。【選択図】  図６
2006286082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み出しに用いる光の波長をλとし、ピックアップレンズの開口数をＮＡとした時にλ/（４ＮＡ）で定義される、解像限界以下の微小なピット又はマークを含む光ディスクの信号検出方法において、
前記光ディスクからの反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状に光学系を介して複数個の光検出器上に入射する第１のステップと、
前記反射光又は透過光信号光を前記複数個の光検出器で検出する第２のステップと、
前記複数個の光検出器の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能な周波数フィルタ回路に通す第３のステップと、
前記周波数フィルタ回路を通過した電気信号出力を、遅延回路と増幅回路とを通した後、演算回路を介して１つの電気信号出力を得る第４のステップ
を有することを特徴とする光ディスクの信号検出方法。
【請求項２】
前記第１のステップにおける前記光学系により、前記反射光又は透過光信号光を真円で前記光検出器上に入射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおける前記光学系により、前記反射光又は透過光信号光を楕円で前記光検出器上に入射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項４】
前記第１のステップにおける前記光学系により、前記楕円の向きを前記複数個の光検出器の並びに対して斜めになるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項５】
前記第１のステップにおける前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光の光軸と前記複数個の光検出器の並びの中心軸とを互いにずらした光学系であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項６】
前記第３のステップにおいて、前記周波数フィルタ回路を透過する前記光検出器からの電気信号出力が、１個以上、Ｎ−１個以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項７】
前記第３のステップにおける前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、前記第４のステップにおける前記演算回路の演算方法は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
2006286082.tif 000028
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
2006286082.tif 000029
としたとき、電気信号出力が
2006286082.tif 000030
によって与えられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項８】
前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
2006286082.tif 000031
が、前記光検出器において検出される光強度が最小となる光検出器を選択することを特徴とする請求項７に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項９】
前記第４のステップにおける前記演算回路の演算方法は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
2006286082.tif 000032
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
2006286082.tif 000033
したとき、電気信号出力が
2006286082.tif 000034
によって与えられることを特徴とする請求項１乃至６にいずれかに記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項１０】
前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
2006286082.tif 000035
を、前記光検出器の位置が、前記ピット又はマークのレンズによる写像の前記光ディスクの回転による移動方向に対して、前方と後方のグループに分割した場合の前方と後方に属する前記光検出器から、それぞれ１つを選択して得られた信号とすることを特徴とする請求項９に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項１１】
前記第３のステップにおける前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、該高周波域透過フィルタ回路のカットオフ周波数が、解像限界の周波数より低いことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ディスクの信号検出方法。
【請求項１２】
読み出しに用いる光の波長をλとし、ピックアップレンズの開口数をＮＡとした時にλ/（４ＮＡ）で定義される、解像限界以下の微小なピット又はマークを含む光ディスクを再生する光ディスク装置において、
前記光ディスクからの反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状に入射する光学系と、
該光学系により入射された前記反射光又は透過光信号光を検出する複数個の光検出器と、
該複数の光検出器の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能な周波数フィルタ回路と、
該周波数フィルタ回路に接続された遅延回路と、
該遅延回路に接続された増幅回路を介して１つの電気信号出力を得る演算回路と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】
前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光を真円で前記光検出器上に入射する光学系であることを特徴とする請求項１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１４】
前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光を楕円で前記光検出器上に入射する光学系であることを特徴とする請求項１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１５】
前記光学系が、前記楕円の向きを前記複数個の光検出器の並びに対して斜めにした光学系であることを特徴とする請求項１４に記載の光ディスク装置。
【請求項１６】
前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光の光軸と前記複数個の光検出器の並びの中心軸とを互いにずらした光学系であることを特徴とする請求項１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１７】
前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、前記演算回路は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
2006286082.tif 000036
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
2006286082.tif 000037
としたとき、電気信号出力が
2006286082.tif 000038
によって与えられることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１８】
前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
2006286082.tif 000039
が、前記光検出器において検出される光強度が最小となる光検出器を選択することを特徴とする請求項１７に記載の光ディスク装置。
【請求項１９】
前記演算回路は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
2006286082.tif 000040
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
2006286082.tif 000041
したとき、電気信号出力が
2006286082.tif 000042
によって与えられることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項２０】
前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
2006286082.tif 000043
を、前記光検出器の位置が、前記ピット又はマークのレンズによる写像の前記光ディスクの回転による移動方向に対して、前方と後方のグループに分割した場合の前方と後方に属する前記光検出器から、それぞれ１つを選択して得られた信号とすることを特徴とする請求項１９に記載の光ディスク装置。
【請求項２１】
前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、該高周波域透過フィルタ回路のカットオフ周波数が、解像限界の周波数より低いことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクの信号検出方法及び光ディスク装置に関し、より詳細には、解像限界以下の微小なピット又はマークを含む超高密度光ディスクの信号読み出しを可能にした光ディスクの信号検出方法及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ディスクでは、レーザー光をレンズで集光して、光ディスク上に形成された微細なピットやマーク列に照射し、その光ディスク上からの反射光強度の変化からピットやマークの有無を検出している。
【０００３】
図１（ａ）〜（ｃ）は、従来の光ディスクを説明するための図で、図１（ａ）は解像限界を説明するための図、図１（ｂ）はスーパーレンズディスクの一例を示す構成図、図１（ｃ）は超解像特性を示す図である。
【０００４】
図１（ａ）に示すように、集光スポット内に複数個のピットが存在するようになると、そのピットやマークを分離できなくなる。この限界は、読み出しに用いる光の波長をλとし、ピックアップレンズの開口数をＮＡとした時に、λ/（４ＮＡ）で定義され、解像限界と呼んでいる。つまり、図１（ａ）の左図に示されているように、スポット内にピットが２つ未満であれば、そのピットを読むことができるが、図１（ａ）の右図に示されているように、スポット内にピットが２つ以上存在すると、そのピットを読むことができない。
【０００５】
そのため、光ディスクのさらなる高密度化を図るためには、ピットやマークのサイズを小さくしなければならないが、レンズで集光して作れる光のスポットのサイズは、レンズの性能（ＮＡ）と波長で決まり、どこまでも小さくすることはできない。
【０００６】
この問題を解決する手段として、超解像特性を示すスーパーレンズ（ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ）ディスクが研究されている。このスーパーレンズディスクは、図１（ｂ）に示すような構造を有し、酸化白金層に記録されたナノピットを相変化膜の超解像特性で読み出している。
【０００７】
図１（ｂ）に示したスーパーレンズディスクの構成は、基板上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２とＰｔＯｘとＺｎＳ−ＳｉＯ２とＡｇＩｎＴｅとＺｎＳ−ＳｉＯ２とが順次積層されたものである。このスーパーレンズディスクは、優れた超解像特性を示し、図１（ｃ）に示すように、ＤＶＤと同等の光学系（波長６３５ｎｍ、開口数０．６）を用いながら、再生パワーを１ｍＷから４ｍＷにすることにより、解像限界の約半分のサイズのピットでも、通常のピットサイズと同等の信号強度を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、図２に示すように、大きなピットの部分に対応する低周波数域のノイズレベルが、これまでのＤＶＤやＤＶＤ−ＲＷと比べると１０ｄＢ以上高く、既存の光ディスクの信号処理システムをそのままでは利用できないという欠点を有している。
【０００９】
このスーパーレンズディスクにおける低周波数域のノイズの増大は、ディスク媒体への入射光強度の増大によって発生している。そのため、ノイズを低減させるためには、低パワーで特定の温度に達成し、超解像機能が発現する材料が求められている。しかしながら、十分な超解像特性を示しながら、低い温度で反応する材料を見いだすことは難しい状況にある。
【００１０】
なお、本発明に関連する従来技術を開示したものとしては、例えば、特許文献１がある。この特許文献１のものは、光ディスクの信号検出において、低域ノイズの影響を回避するために、信号出力全体から高周波数透過フィルタを用いて低域ノイズを削減し、その処理された信号から、もう一度低周波数域の信号を抜き出し、高周波数透過フィルタを通過した信号に加えて信号出力を得る信号処理回路を開示したものである。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−７９１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、この特許公報１に記載の方法を、解像限界を超える微小なピット又はマークを含む超高密度光ディスクの信号読み出しにおける低域ノイズの削減に用いる場合、低減しなければならないノイズの大きさは、図２に示すように信号強度と同等であるため、一度低周波数域の信号成分を削減した出力の中から、低周波数域の信号をもう一度取り出すためには、信号増幅率が増大し、再びノイズ成分も増大してしまうという問題を有している。本発明は、このような問題点を解決するために、超高密度光ディスクの超解像信号と通常の読み出し信号が有する光学特性を用いて改善したものである。
【００１３】
また、スーパーレンズディスクなどの超解像ディスクで、高パワーのレーザー光で記録マークを読み出す場合には、低域周波数部分のノイズレベルが増大し、Ｓ／Ｎの悪化をもたらすという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光検出器に到達する光強度分布と光信号分布の特徴を基にして低域ノイズを低減させてＳ／Ｎを向上させ、従来の光ディスクと同等の信号処理を行えるようにした光ディスクの信号検出方法及び光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、読み出しに用いる光の波長をλとし、ピックアップレンズの開口数をＮＡとした時にλ/（４ＮＡ）で定義される、解像限界以下の微小なピット又はマークを含む光ディスクの信号検出方法において、前記光ディスクからの反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状に光学系を介して複数個の光検出器上に入射するステップと、前記反射光又は透過光信号光を前記複数個の光検出器で検出するステップと、前記複数個の光検出器の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能な周波数フィルタ回路に通すステップと、前記周波数フィルタ回路を通過した電気信号出力を、遅延回路と増幅回路とを通した後、演算回路を介して１つの電気信号出力を得るステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のステップにおける前記光学系により、前記反射光又は透過光信号光を真円で前記光検出器上に入射するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のステップにおける前記光学系により、前記反射光又は透過光信号光を楕円で前記光検出器上に入射するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１のステップにおける前記光学系により、前記楕円の向きを複数個の光検出器の並びに対して斜めにするようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のステップにおける前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光の光軸と前記複数個の光検出器の並びの中心軸とを互いにずらした光学系であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第３のステップにおける前記周波数フィルタ回路を透過する前記光検出器からの電気信号出力が、１個以上、Ｎ−１個以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第３のステップにおける前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、前記第４のステップにおける前記演算回路の演算方法は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
【００２２】
2006286082.tif 000003
【００２３】
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００２４】
2006286082.tif 000004
【００２５】
としたとき、電気信号出力が
【００２６】
2006286082.tif 000005
【００２７】
によって与えられることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【００２９】
2006286082.tif 000006
【００３０】
が、前記光検出器において検出される光強度が最小となる光検出器を選択することを特徴とする。問題としている低周波数域のノイズの増大は、レーザー光強度の増大に起因する。また、ノイズは可干渉性をもたないため、信号が含むノイズは、光検出器個々で検出されたノイズの加算となる。そのため、検出している光強度が最小となる光検出器を選択することで、より効果的に出力にしめる低周波数域ノイズを減少させる効果が得られる。
【００３１】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第４のステップにおける前記演算方法は、前記検出器の個数をＮとし、該検出器からの
電気信号出力を
【００３２】
2006286082.tif 000007
【００３３】
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００３４】
2006286082.tif 000008
【００３５】
としたとき、電気信号出力が
【００３６】
2006286082.tif 000009
【００３７】
によって与えられることを特徴とする。
【００３８】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【００３９】
2006286082.tif 000010
【００４０】
を、前記光検出器の位置が、前記ピット又はマークのレンズによる写像の前記光ディスクの回転による移動方向に対して、前方と後方のグループに分割した場合の前方と後方に属する前記光検出器から、それぞれ１つを選択して得られた信号とすることを特徴とする。これにより、解像限界内のピット又はマークを通常の方法で読み出した場合の信号波形の位相関係の悪化を緩和できる効果が得られる。
【００４１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記第３のステップにおける前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、該高周波域透過フィルタ回路のカットオフ周波数が、解像限界の周波数より低いことを特徴とする。
【００４２】
また、請求項１２に記載の発明は、読み出しに用いる光の波長をλとし、ピックアップレンズの開口数をＮＡとした時にλ/（４ＮＡ）で定義される、解像限界以下の微小なピット又はマークを含む光ディスクを備えた光ディスク装置において、前記光ディスクからの反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状に入射する光学系と、該光学系により入射された前記反射光又は透過光信号光を検出する複数個の光検出器と、該複数の光検出器の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能な周波数フィルタ回路と、該周波数フィルタ回路に接続された遅延回路と、該遅延回路に接続された増幅回路を介して１つの電気信号出力を得る演算回路とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光を真円で前記光検出器上に入射する光学系であることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光を楕円で前記光検出器上に入射する光学系であることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明において、前記光学系が、前記楕円の向きを前記複数個の光検出器の並びに対して斜めにした光学系であることを特徴とする。
【００４６】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記光学系が、前記反射光又は透過光信号光の光軸と前記複数個の光検出器の並びの中心軸とを互いにずらした光学系であることを特徴とする。
【００４７】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１２乃至１６のいずれかに記載の発明において、前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、前記演算回路は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
【００４８】
2006286082.tif 000011
【００４９】
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００５０】
2006286082.tif 000012
【００５１】
としたとき、電気信号出力が
【００５２】
2006286082.tif 000013
【００５３】
によって与えられることを特徴とする。
【００５４】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【００５５】
2006286082.tif 000014
【００５６】
が、前記光検出器において検出される光強度が最小となる光検出器を選択することを特徴とする。問題としている低周波数域のノイズの増大は、レーザー光強度の増大に起因する。また、ノイズは可干渉性をもたないため、信号が含むノイズは、前記光検出器個々で検出されたノイズの加算となる。そのため、検出している光強度が最小となる光検出器を選択することで、より効果的に出力にしめる低周波数域ノイズを減少させる効果が得られる。
【００５７】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１２乃至１６のいずれかに記載の発明において、前記演算回路は、前記光検出器の個数をＮとし、該光検出器からの電気信号出力を
【００５８】
2006286082.tif 000015
【００５９】
とし、前記周波数フィルタ回路において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００６０】
2006286082.tif 000016
【００６１】
としたとき、電気信号出力が
【００６２】
2006286082.tif 000017
【００６３】
によって与えられることを特徴とする。
【００６４】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の発明において、前記高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【００６５】
2006286082.tif 000018
【００６６】
を、前記光検出器の位置が、前記ピット又はマークのレンズによる写像の前記光ディスクの回転による移動方向に対して、前方と後方のグループに分割した場合の前方と後方に属する前記光検出器から、それぞれ１つを選択して得られた信号とすることを特徴とする。これにより、解像限界内のピットまたはマークを通常の方法で読み出した場合の信号波形の位相関係の悪化を緩和できる効果が得られる。
【００６７】
また、請求項２１に記載の発明は、請求項１９又は２０に記載の発明において、前記周波数フィルタ回路が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、該高周波域透過フィルタ回路のカットオフ周波数が、解像限界の周波数より低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００６８】
本発明によれば、低周波数域のノイズレベルが減少するが、高周波域透過フィルタ回路を透過する周波数域の信号となる解像限界以下の信号強度は同一であるため、解像限界以下の信号に対する信号／ノイズ（Ｓ／Ｎ）が向上する効果を示す。例えば、４分割の光検出器を用いた場合に、低周波数域のノイズレベルが１０ｄＢ減少し、約１／４の入射光強度におけるノイズレベルと同等となり、解像限界以下の信号に対する、信号／ノイズ（Ｓ／Ｎ）が約６ｄＢ向上する効果を示す。また、読み出し光強度が大きいため、低周波数域にある信号はその一部を失っても十分なレベルを確保できる。
【００６９】
このような効果は、積分された１つの信号に特殊な周波数フィルタを付け加えることで同等の結果をもたらすことも可能となるが、光検出器全体での信号に高周波域を透過する高周波域透過フィルタ回路を用いた場合、低域の信号も残しながら、全体のＳ／Ｎを上げるためには、高周波域透過フィルタ回路の設計が難しくなるという欠点がある。
【００７０】
一方、本発明の光ディスクの信号検出方法では、解像限界以下の信号が高周波数域にあり、低周波数域のノイズとの切り分けが容易である特性を利用しているため、高周波域透過フィルタ回路などの設計は容易にできるという利点がある。
【００７１】
また、解像限界以下の信号を読み出す条件下では、読み出しスポット内に温度分布が発生し、それに対応した反射率の変化が存在するため、光検出器で検出される光強度も均一なものとならず、素子によって異なったノイズ特性を示すため、得られる信号の中からノイズ特性の良い素子を選択して利用できるという利点がある。
【００７２】
また、より光検出器の面上での各光検出器間における光強度差を強調するため、真円のスポットではなく、楕円形状等ビーム形状を用いることが有効となる。また、光軸を分割素子の中心軸とオフセットさせることによって同等の効果をもたらすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、本発明の光ディスクの信号検出方法を見出した根拠について説明する。  
スーパーレンズディスクでは、入射レーザー光がディスク媒体で吸収されて発熱することで局所的な高温部が発生し、その部分での反射率の低下が観測されている。これは、図３に示すように、入射レーザーパワー増分に対する反射光強度の変化が直線ではなく、変曲点を持つことが示している。このことから、集光スポットの像面である光検出器の面上での結像スポットにもこの反射率低下の影響を受け、不均一な光強度分布が存在することを見いだした。
【００７４】
図４は、用いた波長４０５ｎｍ、開口数０．６５の光学系を持つ光ディスク評価機の４分割ディテクタにおける入射光強度に対する反射光強度の変化を示す図である。実験では、未記録のトラック部分に強度を変えながらレーザー光を照射した時の全反射光強度を測定している。線速６ｍ／ｓで光ディスクは回転している。光検出素子として等分に４分割（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）された光検出器を用いた実験では、光ディスクが進行する方向側のビーム部分に対応する片側２つ（Ｃ、Ｄ）の光検出器のみで反射光強度の減衰が観測される。これは、集光スポット内の温度変化による反射率変化の部分が微小領域ではなく、結像関係を保てるサイズで存在することを示している。
【００７５】
また、４つの光検出器の信号処理系が同一の特性を持っていることと、光検出器ＡとＣ、光検出器ＢとＤが、低い読み出し光強度で同一の変化を示していることから、この４分割の光検出器に入射する光スポットは真円ではなく、光検出器Ｂ、Ｄを含む対角線側に長軸を持つ楕円となっていることがわかる。
【００７６】
一方、解像限界を超える微小なピットやマークの読み出し信号の強度は、程度の差はあるものの、全光検出器上で観測される。これは、微小ピットのサイズが解像域を超えているため、その結像は基のピットサイズを保てず、光検出器の面上では広がっていることを示している。また、集光スポット中心とピットの位置関係は保存されるため、若干光軸からずれた部分に中心があることを示している。
【００７７】
図５は、４分割ディテクタにおけるノイズプロファイルの差異を示す図で、上述した特徴を有するスーパーレンズディスクからの反射光強度について、４つに分割された光検出器における信号光が有するスペクトルを独立に測定した結果を示している。
【００７８】
ここでは、解像限界が１５５ｎｍとなる光学系で、解像限界以下の１００ｎｍのピットが含まれるトラックを線速６ｍ／ｓで読み出している。図５から、まず、検出している反射光強度の絶対値の違いから、ノイズプロファイルは、光検出器ＡとＣの組と光検出器ＢとＤの組に分けることができ、さらに、反射光強度の減少が見られる光検出器（ＡとＤ）において、さらなる低域ノイズの低減が見られることを見いだした。また、この場合、特に光検出器Ｃにおいて、顕著な低域ノイズの低減効果があらわれていることがわかる。一方、この４つの光検出器における信号強度は、ほぼ同等であり、光検出器Ｄが５ｄＢ程度大きな信号強度が得られている。
【００７９】
本発明は、このようなことから、図６に基づいて以下に説明するように、最も低域ノイズが低くなる光検出器の信号１つを全周波数域において利用し、それ以外の光検出器は超解像の信号のみを検出に利用するため、高周波数域透過フィルタ回路でノイズ成分を低減させた後、増幅回路や遅延回路を組み合わせ、各光検出器からの信号の位相を一致させ、演算回路（加算回路）で足し合わせて１つの電気信号出力を得るようにした光ディスクの信号検出方法及び光ディスク装置を提案するものである。
【００８０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
図６は、本発明の光ディスク装置の一実施形態を説明するための構成図で、４分割ディテクタにおける信号検出回路を示す図である。図中符号１は光学系、２は４分割の光検出器、３は周波数フィルタ回路、４は遅延回路、５は増幅回路、６は演算回路（加算回路）、７は高周波域透過フィルタ、８は切替スイッチを示している。
【００８１】
本発明は、解像限界を超える微小なピット又はマークを含む光ディスクを備えた光ディスク装置に関するものである。光学系１は、反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状で光検出器２上に入射するものである。また、４分割の光検出器２は、光ディスクからの反射光又は透過光信号光を検出するものである。また、周波数フィルタ回路３は、光検出器２の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能なもので、遮断周波数を調整できる高周波数透過フィルタ７とフィルタ処理を行わない回路の切替スイッチ８を備えている。各素子におけるフィルタの選択（高周波数域透過か全域透過）と高周波数域透過フィルタ７を選択した場合の遮断周波数は、超解像特性を持つ光ディスクから信号を読み出す装置に用いられる、波長、開口数、光ディスクの回転速度を元に初期状態を決定し、解像限界以下のマークやピットからの信号を読み出し、その低周波数域のノイズレベルが減少し、超解像信号レベルが減少しない条件で決定する。
【００８２】
また、遅延回路４は、周波数フィルタ回路３に接続されており、演算回路６は、この遅延回路４に接続された増幅回路５を通して１つの電気信号出力を得るように構成されている。この遅延回路４は、遅延量を０〜１００ｎｓｅｃで調整可能な特性を持ち、信号に遅延を加えることができる。解像限界内の大きなマークやピットの出力の検出素子による遅延（マークやピットの写像が検出器面上で移動するため素子の位置で信号に位相差（遅延）が生じる）の制御に用い、信号を元に調整する。
【００８３】
また、光学系１は、反射光又は透過光信号光を真円又は楕円で光検出器２上に入射するようにするものである。また、光学系１は、楕円の向きを光検出器２の並びに対して斜めにした光学系とすることも可能である。さらに、光学系１は、反射光又は透過光信号光の光軸と光検出器２の並びの中心軸とを互いにずらした光学系とすることも可能である。
【００８４】
また、周波数フィルタ回路３は、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、演算回路６は、光検出器２の個数をＮとし、この光検出器２からの電気信号出力を
【００８５】
2006286082.tif 000019
【００８６】
とし、周波数フィルタ回路３において、高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００８７】
2006286082.tif 000020
【００８８】
としたとき、電気信号出力が
【００８９】
2006286082.tif 000021
【００９０】
によって与えられるように構成されている。
【００９１】
また、高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【００９２】
2006286082.tif 000022
【００９３】
が、光検出器２において検出される光強度が最小となる光検出器を選択するように構成されている。つまり、これは低周波数域成分を持つ信号
【００９４】
2006286082.tif 000023
【００９５】
が他の３つの信号に比べてノイズ成分が小さくなるため、加算して得られる電気信号出力のノイズ成分もより小さくなるということを意味している。
【００９６】
また、演算回路６は、光検出器２の個数をＮとし、この光検出器２からの電気信号出力を
【００９７】
2006286082.tif 000024
【００９８】
とし、周波数フィルタ回路３において、高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号を
【００９９】
2006286082.tif 000025
【０１００】
としたとき、電気信号出力が
【０１０１】
2006286082.tif 000026
【０１０２】
によって与えられるように構成されている。
【０１０３】
また、高周波域透過フィルタ回路を透過しない電気信号
【０１０４】
2006286082.tif 000027
【０１０５】
が、光検出器２において、ピット又はマークのレンズによる写像の光ディスクの回転による移動方向に対して、前方と後方に対応する２つの素子から、それぞれ１つを選択するように構成されている。つまり、これは、解像限界内のピット又はマークを読み出した場合の信号波形の位相が、通常の信号検出方法で得られる位相関係と同一とすることができることを意味している。
【０１０６】
光検出器上には、光ディスク内のピットやマークの像がレンズで結像される。光ディスクが回転することで、その像が光検出器の上を移動し、ピットやマーク列のあるなしに対応した光強度の変化をもたらす。そのため、４分割ディテクタを用いた場合、接線方向で、ピットやマークの像が素子に入る時間がずれる。一方、超解像マークの信号は、光学系がこのような小さなマークの結像を実現できないため、検出器面上では、マークの像はぼやけてその移動は不鮮明にする。
【０１０７】
現在の通常の光ディスクでもこのような４分割ディテクタも用いられているが、その場合は、わずかにピットやマークのある無しの信号の位相がずれている。通常のマークサイズでは、その位相のズレは、マーク長に対して十分小さいため、その２つの信号を足し合わせても位相ズレの影響は無視できる。そのため、本発明の光ディスクの信号検出方法のように、４分割ディテクタのどれか１つを大きなマークの信号検出（低周波数域のノイズ領域と同一周波数域）に用いた場合、これまでの信号検出方法におけるマーク間の位相関係がずれてくる。そのため、前後２つの光検出器から大きなマークの信号を取り出して足し合わせることで、位相関係を良くすることができる。
【０１０８】
また、周波数フィルタ回路３が、カットオフ周波数などのフィルタ特性が調整可能な高周波域透過フィルタ回路で、この高周波域透過フィルタ回路のカットオフ周波数が、解像限界の周波数より低い値に設定できるように構成されている。
【０１０９】
図７は、本発明の光ディスクの信号検出方法を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明の光ディスクの信号検出方法は、解像限界を超える微小なピット又はマークを含む光ディスクの信号検出方法である。
【０１１０】
まず、光ディスクからの反射光又は透過光信号光をスポット状又はビーム状に光学系を介して複数個の光検出器上に入射する（Ｓ１）。次に、反射光又は透過光信号光を複数個の光検出器で検出する（Ｓ２）。次に、複数個の光検出器の各々の光検出器からの電気信号出力を独立にフィルタ特性が調整可能な周波数フィルタ回路に通す（Ｓ３）。次に、周波数フィルタ回路を通過した電気信号出力を、遅延回路と増幅回路とを通した後、演算回路を介して１つの電気信号出力を得る（Ｓ４）。
【０１１１】
このようにして、光検出器に到達する光強度分布と出力された光信号分布の特徴を基にして低域ノイズを低減させてＳ／Ｎを向上させ、従来の光ディスクと同等の信号処理を行えるようにした光ディスクの信号検出方法を実現することができる。
【０１１２】
以上の説明では、４分割の光検出器について考えたが、４分割に限定されることなく、複数個の光検出器の組み合わせを用いても同様の処理を実現することができる。また、超解像信号のみを検出するための、本発明による信号処理方法における高周波数域透過フィルタのカットオフ周波数は、本発明の光ディスクの信号検出方法を用いる光ディスク装置において通常読み出し可能な周波数に対応させることが、最も効果が高い。
【０１１３】
スーパーレンズディスクの低周波数域のノイズの程度によっては、複数の光検出素子のうちのただ１つで全周波数域を検出するのではなく、光軸に対して、光のスポットの進行方向の前方と後方で一つずつ用いる方法が有効となる。これは、解像限界内の大きなピットやマークを読み出す際に、時間軸に対する大きなピットの現れ方を、通常の光検出器における位置と同等にできる効果がある。
【実施例】
【０１１４】
図８は、４分割の光検出器における信号処理によりノイズプロファイルの向上を示す図である。波長４０５ｎｍ、開口数０．６５のディスク評価機（解像限界１５５ｎｍ、線速６ｍ／ｓ）を用いて、１００ｎｍのマークをスーパーレンズディスクに記録し、読み出した場合の、本発明の光ディスクの信号検出方法による低周波数域のノイズレベルの低減結果を示している。ここでは、４出力のうちの３つに高周波域透過（ＨＰ）フィルタ回路（遮断周波数：１５ＭＨｚ）を導入し、出力レベルを合わせて加算した。通常出力に比べて、約１０ｄＢのノイズ低減が実現できている。信号レベルには変化がなかった。
【０１１５】
また、この高周波域透過フィルタ回路の導入後のノイズレベルは、実際の読み出し光強度２．６ｍＷに対し、０．６ｍＷのノイズレベルと同等であった。これは、全入射光強度の約１／４に相当し、通常の光ディスクの信号検出方法では、４つの光検出器でのノイズ成分がインコヒーレントに加算されていることを示している。本発明の光ディスクの信号検出方法を用いると、Ｓ／Ｎが約６ｄＢ向上している。
【０１１６】
図９は、４分割の光検出器における信号処理により波形特性の向上を示す図で、図８で説明した場合の信号波形を観察した結果を示すものである。本発明の信号処理方法により、波形の揺らぎが抑えられ、信号振幅も増大していることがわかる。
【０１１７】
図１０は、混合パターンにおける読み出し信号の波形を示す図で、単一周波数の信号ではなく、超解像サイズと通常サイズのマークが混在している場合への、本発明の光ディスクの信号検出方法の効果を確認した結果を示す図である。実験では、波長４０５ｎｍ、開口数０．８５、のディスク評価機（解像限界：１１９ｎｍ、線速４．４ｍ／ｓ）とスーパーレンズディスクを用いた。波形では、大きなピークが３００ｎｍ、小さなピークが７５ｎｍのマークでの信号に対応する。この混合信号の場合でも、本発明の信号処理方法により、解像限界よりも大きなマーク（３００ｎｍ）の信号振幅を損なうことなく、超解像マーク（７５ｎｍ）の信号品質が向上（信号振幅が増大）していることが分かり、本発明の効果は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、従来の光ディスクを説明するための図で、（ａ）は解像限界を説明するための図、（ｂ）はスーパーレンズディスクの一例を示す構成図、（ｃ）は超解像特性を示す図である。
【図２】スーパーレンズディスクの信号強度と低周波数域ノイズ、入力光強度に対する反射光強度の変化を示す図である。
【図３】スーパーレンズディスクの入力光強度に対する反射光強度の変化を示す図である。
【図４】用いた波長４０５ｎｍ、開口数０．６５の光学系を持つ光ディスク評価機の４分割ディテクタにおける入射光強度に対する反射光強度の変化を示す図である。
【図５】４分割ディテクタにおけるノイズプロファイルの差異を示す図である。
【図６】本発明の光ディスク装置の一実施形態を説明するための構成図で、４分割ディテクタにおける信号検出回路を示す図である。
【図７】本発明の光ディスクの信号検出方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図８】４分割の光検出器における信号処理によりノイズプロファイルの向上を示す図である。
【図９】４分割の光検出器における信号処理により波形特性の向上を示す図である。
【図１０】混合パターンにおける読み出し信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  光学系
２  ４分割の光検出器
３  周波数フィルタ回路
４  遅延回路
５  増幅回路
６  演算回路
７  高周波域透過フィルタ
８  切替スイッチ
【図１】
2006286082.tif 000044
【図２】
2006286082.tif 000045
【図３】
2006286082.tif 000046
【図４】
2006286082.tif 000047
【図５】
2006286082.tif 000048
【図６】
2006286082.tif 000049
【図７】
2006286082.tif 000050
【図８】
2006286082.tif 000051
【図９】
2006286082.tif 000052
【図１０】
2006286082.tif 000053